ساخت عضله مصنوعی جدید با توانایی تغییر حالت

01

از 02

عضلات مصنوعی قوی

عضلات مصنوعی نرم و شبیه انسان برای ربات‌ها، دستگاه‌های پوشیدنی و پزشکی مهم هستند.

مواد نرم معمولی برای حرکات روان، خوب عمل می‌کنند، اما در قدرت و دقت مشکل دارند. برای بلند کردن اجسام سنگین، این مواد خیلی سفت هستند و برای کنترل دقیق، بیش از حد انعطاف‌پذیر می‌شوند.

در این نوآوری جدید، محققان به رهبری پروفسور هون اوی جئونگ تلاش کرده‌اند تا این مسائل را برطرف کنند.

برای این کار، آنها از موادی استفاده کردند که می‌توانند بین حالت‌های سخت و نرم تغییر کنند. محققان دو ماده اصلی شامل ذرات فرومغناطیسی و پلیمرهای حافظه‌دار را ترکیب کردند.

ذرات فرومغناطیسی به میدان‌های مغناطیسی پاسخ می‌دهند و عضله می‌تواند از راه دور کنترل شود. آنها همچنین به قدرت عضله کمک می‌کنند.

از سوی دیگر، این پلیمرها می‌توانند در پاسخ به محرک‌های خاص (مانند گرما یا نور) شکل خود را تغییر دهند و سپس به شکل اصلی خود بازگردند. این ویژگی باعث می‌شود که عضله بسیار قابل تطبیق باشد و سختی خود را تغییر دهد.

با ترکیب این دو ماده، محققان نوع جدیدی از عضله مصنوعی ایجاد کردند که هم قوی و هم انعطاف‌پذیر است.

02

از 02

سختی شگفت‌انگیز عضله مصنوعی

محققان از یک روش خاص استفاده کردند تا ذرات مغناطیسی را به پلیمر حافظه‌دار متصل کنند.

این روش یک اتصال قوی بین دو ماده ایجاد کرد که قدرت و عملکرد کلی عضله مصنوعی را بهبود داد.

همچنین این اتصال باعث می‌شود که عضله به سرعت و به‌ طور مؤثر به میدان‌های مغناطیسی واکنش نشان دهد. وقتی میدان مغناطیسی وارد می‌شود، ذرات مغناطیسی حرکت می‌کنند و باعث تغییر شکل عضله می‌شوند. این واکنش سریع اجازه می‌دهد تا حرکات دقیق و کنترل‌شده انجام شود.

پروفسور جئونگ توضیح داد: «با استفاده از روش‌های چند محرک، از جمله گرمایش لیزری و کنترل میدان مغناطیسی، می‌توانیم از راه دور حرکات اساسی مانند: کشش، انقباض، خمیدگی و پیچش را به همراه حرکات پیچیده‌تر مانند جابه‌جایی دقیق اشیا اجرا کنیم.»

بر اساس بیانیه مطبوعاتی محققان، این عضلات به طرز شگفت‌انگیزی قابل تطبیق هستند و می‌توانند سختی خود را ۲۷۰۰ برابر و نرمی خود را ۸ برابر تغییر دهند.

نکته قابل توجه این است که این مواد می‌توانند نیروهای کششی ۱۰۰۰ برابر وزن خود و نیروهای فشاری ۳۶۹۰ برابر وزن خود را تحمل کنند.

این عضلات کارآمدی بالایی دارند و ۹۰.۹ درصد از انرژی ورودی را به کار مفید تبدیل می‌کنند.

محققان روی کاهش ارتعاشات نیز کار کرده‌اند. این ماده دارای یک طراحی ویژه با دو لایه است، که یکی از این لایه‌ها از هیدروژل برای کاهش ارتعاش استفاده می‌کند.

این ویژگی باعث می‌شود که عضله مصنوعی حتی در سرعت‌های بالا هم به‌ طور دقیق کنترل شود و ارتعاشات آن کاهش یابد.

جئونگ اعلام کرد: «این تحقیق مسیرهای جدیدی برای استفاده‌های انقلابی در زمینه‌های مختلف باز می‌کند و با ویژگی‌های مکانیکی و عملکردی خود، محدودیت‌های عضلات مصنوعی کنونی را برطرف می‌کند.»

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.